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專利名稱：建筑膜材和索構(gòu)件內(nèi)力測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于建筑構(gòu)件內(nèi)力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種建筑結(jié)構(gòu)中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力在線(包括處于施工建造過程、工作狀態(tài)和破壞狀態(tài))無損測量裝置。
背景技術(shù)：
目前在建筑工程領(lǐng)域，建筑構(gòu)件內(nèi)力測量使用的方法主要有激光光譜測量法、頻率測試法和位移測試法。現(xiàn)分述如下①激光光譜測量法它是一種采用激光拉曼光譜技術(shù)而標(biāo)定出纖維所受的應(yīng)變與拉曼譜頻率位移之間關(guān)系的測量方法。主要利用激光拉曼光譜儀，測出膜材邊界層相鄰纖維的拉曼譜頻率位移，從而換算出纖維的應(yīng)變。最后根據(jù)纖維的彈性模量，求出膜面的應(yīng)力。
實際上，膜材由纖維基層和表面涂層所組成。但是由于激光拉曼光譜法往往側(cè)重于膜材的纖維部分，而忽略了其表面涂層。同時又因為涂層的特征會嚴(yán)重影響到膜材的性質(zhì)和受力特性，致使此方法的測量精度受到限制，其裝置的價格也較為昂貴。
②頻率測試法它運(yùn)用膜材在零狀態(tài)、初始狀態(tài)和工作狀態(tài)下的固有頻率公式，來求解局部的預(yù)張力值。其理論依據(jù)主要考慮了在無預(yù)張拉力狀態(tài)下，膜材的固有頻率與剛度系數(shù)和跨度比有關(guān)；而當(dāng)膜材存在預(yù)張力時，膜材的固有頻率與預(yù)張力的值有關(guān)。
盡管這種方法有效的被應(yīng)用到具有理想邊界條件的結(jié)構(gòu)內(nèi)力測試中，但是鑒于實際的膜面邊界條件的復(fù)雜性，頻率測試法很難準(zhǔn)確測出所需要的基頻，因此大大增加了測量難度，也降低了測試的精度。
③位移測試法它是一種在恒定外荷載作用下，采納位移法來測量膜張力的裝置。其利用了一個廣口的密封容器，緊壓在膜面上，抽掉容器中的部分空氣，以形成負(fù)壓使容器口所圍的膜面向內(nèi)凹陷，從而能夠測出膜面的最大凹陷位移。
但是，此法的適用范圍受到已標(biāo)定的膜材種類的限制。同時當(dāng)使用該方法時，需要對于不同種類，不同厚度的膜材以及同一類膜材的徑向和緯向，事先標(biāo)定出位移與預(yù)張力的關(guān)系曲線。因此工作量繁重，測試結(jié)果也要取決于材料的彈性模量。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種測量精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡便的建筑構(gòu)件中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力在線無損測量裝置。
本實用新型提出的建筑構(gòu)件中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力測量裝置，由探針、彈簧、壓力傳感器、探測器和套管組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，套管由下套管2、中套管4和上套管13三個部分套接組成，下套管2位于中套管4的下端口處內(nèi)側(cè)固定，上套管13位于中套管4的上端口處內(nèi)側(cè)，上下伸縮可調(diào)，并由一個鎖緊環(huán)8鎖定；探針1下端為桿狀，上端為錐形，位于套管中；傳感器7設(shè)置于上套管13的下端口處，由活動壓盤6壓住，并有引出線通過引線槽引出；探針1的下端、位于下套管2的上口處設(shè)有彈簧壓盤3；彈簧5位于中套管4中，對稱設(shè)置于彈簧壓盤3和活動壓盤6之間；探測器由遮光管9、光發(fā)射器12和光接收器15組成，設(shè)置于上套管13中部兩側(cè)開設(shè)的槽口中，尾部安裝有封套11，光發(fā)射器12與光接收器15分別有引出線引出，上套管13的上端部設(shè)有頂蓋14。
本實用新型中，為了能更精確反應(yīng)測量裝置受到的力，壓力傳感器7可以為環(huán)繞上套管13的下端口處成三點式均勻設(shè)置，即用三個傳感器均布在下端口處。
本實用新型中，探針1的尖端的錐形頂角一般為6°-35°，錐形部分高度為10mm-50mm。
工作時壓力傳感器7的信號由引線16引出至計算電路，發(fā)射器12和接收器15的探測信號也由引線10分別引至計算電路，經(jīng)過計算電路的運(yùn)算得出需要的測試結(jié)果。
本實用新型的工作過程如下探針尾部與待測量的構(gòu)件接觸，構(gòu)件受力發(fā)生變形，使探針1在套管中產(chǎn)生移位，探針1后端的壓盤3壓縮彈簧5，壓力傳感器7在彈簧5的作用下承受的壓力發(fā)生變化，該壓力變化信號由引出線16引出送入計算電路；同時，探針尖端相對于上套管13發(fā)生相對運(yùn)動，由于尖端為具有一定角度的錐形，在探測器處尖端遮光的面積發(fā)生變化(見圖2)，由接收器將此變化信號引出送入計算電路，根據(jù)這些參數(shù)，計算電路即可方便地計算出被測構(gòu)件在該位置所產(chǎn)生的內(nèi)力值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型優(yōu)點和效果如下操作方便；測量精度高，適用范圍廣；并不受環(huán)境影響，測定穩(wěn)定性好，維護(hù)更換容易。使用時，由不少于3個的此裝置與計算電路組成一個測量儀的系統(tǒng)。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖示(為自然狀態(tài))。
圖2為本實用新型在受力狀態(tài)時的圖示。
圖中標(biāo)號1為探針，2為下套管，3為探針彈簧壓盤，4為中套管，5為彈簧，6為活動壓盤，7為壓力傳感器，8為鎖緊環(huán)，9為遮光管，10為引線，11為封套，12為光發(fā)射管，13為上套管，14為頂蓋，15為光接收管，16為引線，17為引線槽。
具體實施方式
本實用新型提出的測量裝置，由探針、彈簧、傳感器和套管組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。探針和套管采用鋁合金材料，探針1Φ16mm，裝在中套管4、下套管2和上套管13套接在一起的外殼中，上套管13伸進(jìn)中套管4中，螺紋連接，并可上下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)適當(dāng)后由鎖緊環(huán)8鎖定。探針1的下端伸出下套管2約35mm。探針1上的彈簧壓盤3與活動壓盤6之間安裝彈簧5，彈簧5的壓縮量略大于35mm。活動壓盤6壓在安裝在上套管13下端的壓力傳感器7上，壓力傳感器7為3個均勻布置的壓力電阻，并固定。工作時探針下端接觸探測物(膜面或索)受力并向上運(yùn)動，壓迫彈簧5，活動壓盤6受壓作用在壓力傳感器7上，壓力信號經(jīng)引線16引出至計算電路；上套管13中部對開橫向槽口，寬5mm，高0.3mm。對面槽口一側(cè)安裝紅外發(fā)射器12，另一側(cè)安裝紅外接收器15，尾部安裝橡膠封套11，并有引線10引出，上套管13上端安裝有封頭14，上套管13下部開線槽17，有引線16引出。
探針1上端的錐形部分高約35mm，靜態(tài)時探針上端位于槽口平面。工作時，探針光端位置發(fā)生變化，遮光面也發(fā)生變化，紅外接收器的信號發(fā)生相應(yīng)變化。這時壓力傳感器7的信號由引線16引出至計算電路，紅外發(fā)射器12和紅外接收器15的探測信號也由引線10分別引至計算電路，經(jīng)過計算電路的運(yùn)算得出需要的測試結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種建筑構(gòu)件中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力測量裝置，其特征在于由探針、套管、壓力傳感器、彈簧和光探測器組成，其中，套管由下套管(2)、中套管(4)和上套管(13)依次套接組成；探針(1)位于套管內(nèi)，探針前端為錐形；壓力傳感器(7)設(shè)置于上套管(13)下端口，該壓力傳感器(7)由活動壓盤(6)壓住，并有信號引起線(16)引出；彈簧(5)設(shè)置于套管內(nèi)，并位于活動壓盤(6)與彈簧壓盤(3)之間，彈簧壓盤(3)與探針(1)固定；光探測器由遮光管(9)和光發(fā)射管(12)和紅外接收管(15)組成，并對稱設(shè)置于上套管(13)中部對開的槽孔中；光發(fā)射管(12)和光接收管(15)分別有信號引出線引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑構(gòu)件中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力測量裝置，其特征在于所述的壓力傳感器(7)為3個壓力電阻，均布于上套管(13)的下端口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑構(gòu)件中膜材和索構(gòu)件內(nèi)力測量裝置，其特征在于所述的探針(1)的錐形的頂角為6°-35°。
專利摘要本實用新型屬于建筑構(gòu)件內(nèi)力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種膜材和索構(gòu)件內(nèi)力在線無損測量裝置。該裝置由探針、彈簧、壓力傳感器、探測器和套管組成。其中，探針為桿狀，上端為錐形，位于套管中，探測器由遮光管、光發(fā)射器和光接收器組成，對稱設(shè)置于套管上部的橫向槽口，探針尖端處于探測器位置。套管中由彈簧傳遞探針?biāo)艿膲毫Γ⒂蓧毫鞲衅魍ㄟ^引出線引出，探針受壓移動使遮光面積發(fā)生變化，該變化信號由光接收器通過引線引出，計算電路根據(jù)信號可計算出相應(yīng)內(nèi)力。本裝置操作方便，測量精度高，適用范圍廣，并不受環(huán)境影響，測量穩(wěn)定性好。
文檔編號G01L1/00GK2935148SQ200620038868
公開日2007年8月15日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者李虎, 任俊超 申請人:李虎, 任俊超